有望用于納電子學和量子信息技術領域

科技日報北京4月12日電 （記者劉霞）據美國阿貢國家實驗室官網近日報道，該機構科學家與西北大學和佛羅里達大學合作，制造出了由硼和氫原子構成的穩定納米片，這種名為氫化硼烯的二維材料僅兩個原子厚，且比鋼更堅固，有望在納電子學和量子信息技術領域“大顯身手”。

二維材料指具有長度和寬度、但厚度僅一兩個原子的奇異材料，它們有望大幅提升電子設備、太陽能電池和醫療設備的性能。近幾十年來，二維材料科學領域最激動人心的突破之一是2004年石墨烯“橫空出世”，這種二維碳片的厚度僅一個原子，卻比鋼堅固200倍。兩位發明者安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因此榮膺2010年諾貝爾物理學獎。2015年，包括阿貢國家實驗室下屬納米材料中心在內的團隊首次合成了硼烯——厚度僅一個原子的硼片。然而，石墨烯是常見材料石墨中許多相同原子層中的一層，而硼烯卻沒有類似的母結構，因此很難制備。而且，硼烯會很快與空氣發生反應，這意味著它極不穩定，容易變形。

西北大學材料科學和工程學教授馬克·赫薩姆解釋說：“硼烯本身存在各種問題，但當我們將硼烯和氫混合時，其產物會突然變得穩定得多，在納電子學和量子信息技術等新興領域有很大的應用潛能。”

在最新研究中，研究團隊在銀襯底上生成硼烯，隨后使之與氫接觸，形成氫化硼烯。然后，他們聯合一臺掃描隧道顯微鏡和基于計算機視覺的算法，將結構理論模型與實驗測量數據進行比較，揭示了氫化硼烯的復雜結構。而且，該團隊的自動化分析技術未來也可用于識別其他復雜的納米結構。

該實驗室的皮埃爾·達蘭塞特說：“我們的新研究真正令人鼓舞的地方在于，銀襯底上的氫化硼烯納米片與硼烯不同——氫化硼烯相當穩定。這意味著，氫化硼烯應該很容易與其他材料結合起來為光電子學制造新設備，這種光控和發光設備可用于電信和醫療設備等領域。”

該實驗室納米科學家瑪麗亞·陳則表示：“就實現氫化硼烯在納電子學領域的巨大潛力而言，這些研究結果是重要一步。”